La tecnología de infrarrojos se está abriendo paso en una gama cada vez más amplia de aplicaciones de consumo innovadoras. La tecnología se descubrió por primera vez a principios del siglo XIX. Sin embargo, se tardó bastante tiempo en poder utilizarla realmente e integrarla en productos comercializables. En la actualidad, la potente tecnología de infrarrojos se utiliza de diversas formas novedosas, añadiendo valor a sistemas avanzados para vehículos autónomos y edificios inteligentes, por ejemplo.

Los infrarrojos pueden integrarse en los sistemas existentes para añadir nuevas capacidades técnicas. Y, a medida que aumenten los volúmenes de producción, los costes seguirán bajando, lo que hará que la tecnología sea aún más accesible para una gama de usos aún más amplia.

Aquí tienes cinco cosas que debes saber sobre la tecnología de infrarrojos. Siga leyendo para saber cómo esta avanzada tecnología está aportando valor añadido a una serie de industrias.

1. El espectro electromagnético y las diferentes longitudes de onda

¿Cómo funciona el espectro electromagnético?

La radiación se caracteriza por su frecuencia y su longitud de onda. Y no toda la radiación es visible para el ojo humano. La radiación infrarroja tiene longitudes de onda más largas que la radiación del espectro visible y más cortas que la radiación de microondas o terahercios.

Hay varias longitudes de onda en el espectro electromagnético, y cada una tiene características únicas.

NIR (infrarrojo cercano): son las longitudes de onda más cortas del espectro infrarrojo, y las más cercanas al espectro visible, entre 0,78 µm y 2,5 µm. El principio subyacente de la espectroscopia NIR, por ejemplo, es la vibración molecular causada por la excitación de las moléculas por la fuente infrarroja. Las moléculas absorben las ondas infrarrojas, cambiando el grado de vibración de los electrones. Esto crea una señal medible.

SWIR (infrarrojo de onda corta): El espectro de 1 µm a 2,7 µm.Los detectores basados en el silicio están limitados a alrededor de 1,0 µm. Por esta razón, las imágenes SWIR requieren componentes ópticos y electrónicos capaces de operar en el rango de 0,9 µm a 1,7 µm, lo que no es el caso de los detectores InGaAs no refrigerados.

MWIR (infrarrojo de onda media): El espectro de 3 µm a 5 µm. La imagen térmica comienza en esta parte del espectro, donde comienzan a formarse los gradientes de temperatura presentes en la escena observada. La detección MWIR requiere tecnologías refrigeradas criogénicamente como el HgCdTe (MCT, o MerCad), un material semiconductor II-VI.

LWIR (infrarrojo de onda larga): El espectro de 7 µm a 14 µm.Un detector capta el calor que desprenden los objetos de la escena que se observa. A diferencia de los detectores de luz visible, que detectan la luz reflejada por los objetos, los detectores LWIR no necesitan una fuente de luz. Estos detectores pueden generar imágenes idénticas durante el día o la noche. La imagen será la misma independientemente de la luz ambiental.

1. Las dos tecnologías principales

Actualmente existen dos tipos principales de detectores:

– Refrigerados: Estos detectores se mantienen a una temperatura extremadamente baja mediante un sistema de refrigeración criogénica. Este sistema baja la temperatura del sensor hasta temperaturas criogénicas y reduce el ruido inducido por el calor a un nivel inferior al de la señal emitida por la escena.

Las principales ventajas de este tipo de detectores son una resolución y una sensibilidad increíblemente altas y la alta calidad de imagen resultante. Sin embargo, los detectores refrigerados son más voluminosos y más caros que los detectores no refrigerados. Esto los hace menos adecuados para ciertas aplicaciones en las que el factor de forma es más importante que la calidad de la imagen.

– Detectores no refrigerados o microbolómetros: Estos detectores no requieren un sistema de refrigeración. Con la tecnología del microbolómetro, las diferencias de temperatura en una escena provocan cambios en la temperatura del microbolómetro. Los sistemas equipados con detectores no refrigerados son más rentables y requieren menos mantenimiento que los sistemas con detectores refrigerados.

1. NETD, el indicador clave de la sensibilidad del detector

NETD (diferencia de temperatura equivalente al ruido) mide la sensibilidad térmica de una cámara. Es la menor diferencia de temperatura que puede detectar una cámara. Se expresa en miliKelvin (mK) o en grados Celsius (° C). Cuanto menor sea la NETD, mejor será la cámara para detectar el contraste térmico. Por lo tanto, la NETD puede considerarse análoga al contraste en los detectores de luz visible.

En los detectores de infrarrojos, la NETD puede oscilar entre 25 mK y 100 mK para los microbolómetros no refrigerados. En el caso de los detectores refrigerados, se sitúa en torno a los 10 mK.

La NETD es especialmente importante en las escenas con bajo contraste térmico (escenas en las que todos los objetos están prácticamente a la misma temperatura, como los paisajes, por ejemplo).

1. Resolución y campo de visión (FOV)

El campo de visión (FOV) es la amplitud de ángulo que puede capturar una cámara. El FOV debe considerarse con la resolución de la imagen (el número de píxeles).

La resolución indicará la nitidez de la imagen, mientras que el FOV mostrará su amplitud. Cuanto mayor sea la resolución (en otras palabras, cuantos más píxeles tenga), más nítida será la imagen. Sin embargo, para aumentar el número de píxeles, debe reducir el FOV.

1. Analógico o digital

Como su nombre indica, un convertidor analógico-digital (ADC) es un sistema que convierte una señal analógica en una señal digital (binaria). Un convertidor digital-analógico (DAC) convierte una señal digital en una señal analógica. En los modelos totalmente digitales, el ADC está integrado en el sensor. Convierte la señal de vídeo analógica en una señal digital que puede ser procesada por el software para extraer la información deseada de la escena. Los modelos totalmente digitales también pueden incluir un DAC de conmutación de polarización para el elemento sensor. En este caso, los integradores de detectores ya no necesitan desarrollar componentes de potencia para los detectores, lo que facilita mucho su implementación.